En stor möjlighet närmar sig Samsung... Satsa allt på avancerad förpackning Varje december samlas högre chefer från AI-halvledarjättar som NVIDIA och Broadcom på TSMC:s huvudkontor i Hsinchu Science Park, Taiwan. Deras mål är att säkra ännu en plats på TSMC:s "Advanced Packaging"-produktionslinjer, som integrerar GPU:er och High Bandwidth Memory (HBM) för att skapa AI-acceleratorer. Fördelningen av dessa linjer, kända som "CoWoS" (Chip-on-Wafer-on-Substrate), avgör volymen av AI-acceleratorer de kan producera året därpå. Faktum är att Google enligt uppgift sänkte produktionsmålet för sin egenutvecklade AI-accelerator, Tensor Processing Unit (TPU), med 1 miljon enheter från det ursprungliga målet på 4 miljoner eftersom de förlorade mot NVIDIA i kampen om CoWoS-kapaciteten. "Advanced Packaging", som monterar högpresterande halvledare som GPU:er och HBM på ett speciellt material kallat en "kiselinterposer" för att få dem att fungera sömlöst som ett enda chip, har i år blivit den avgörande stridsplatsen för överlägsenhet på AI-halvledarmarknaden. När ultrafina processer – som smalnar av kretslinjer till 1 nanometer (nm) för att packa flera funktioner i ett litet chip – når sina tekniska gränser, vänder sig halvledarföretag till avancerad förpackning för att koppla ihop flera chip och driva dem som en enhet. Följaktligen förväntas den relaterade marknaden växa från 43 miljarder dollar (ungefär 62 biljoner KRW) förra året till 64,3 miljarder dollar (cirka 93 biljoner KRW) år 2028. För närvarande domineras marknaden för avancerade förpackningar av TSMC. Situationen har nått en punkt där företag inte kan producera AI-acceleratorer i tid även om de har säkrade GPU:er och HBM, helt enkelt för att de inte har tilldelats tillräckligt många av TSMC:s CoWoS-linjer. Som svar på upprepade krav från NVIDIA, AMD, Broadcom och andra har TSMC beslutat att investera 7,5 miljarder dollar (ca 10,85 biljoner KRW) i år – den största summan någonsin – för att avsevärt utöka sin avancerade förpackningskapacitet. Samsung Electronics ser också avancerad förpackning som nästa viktiga stridsplats efter HBM och stärker sin relaterade verksamhet. Det rapporteras att företaget marknadsför en "nyckelfärdig" lösning – som erbjuder avancerad förpackning med DRAM och foundry-tjänster – till företag som Google, AMD och Amazon, som inte kunde säkra tillräckligt med CoWoS-linjer på grund av NVIDIAs dominans. För att producera AI-acceleratorerna – ofta kallade "hackorna" under guldruschen i AI-eran – måste chipen genomgå två steg av avancerad förpackning (en process som gör att flera chip fungerar som ett). Den första är tillverkningen av HBM, vilket innebär att stapla upp till 16 DRAM. När denna process, som är mycket svårare än vanlig DRAM-produktion, är klar, väntar en ännu större utmaning: "2.5D Packaging", som kopplar HBM och GPU på ett speciellt substrat kallat en kiselinterposer för att fungera som ett enda chip. Oavsett hur bra GPU:n och HBM är, om den avancerade förpackningen går sönder kan AI-acceleratorn inte prestera korrekt. Det är en process med hög svårighetsgrad, där branschledaren TSMC:s avkastning ligger kvar på endast 50–60%. Eftersom TSMC misslyckas med att hänga med i floden av order från NVIDIA och AMD har 2,5D-förpackningar blivit den största flaskhalsen som hindrar expansionen av AI-marknaden. ◇ Alternativ till gränserna för ultrafina processer Förpackningar delas i stort in i traditionell förpackning och avancerad förpackning. Traditionell förpackning avser processen att placera ett enda chip på ett moderkort och koppla det elektriskt. Det är en del av "back-end"-processen, som tidigare utvärderades som en "mindre kritisk" teknik inom halvledarekosystemet. Situationen förändrades dock när efterfrågan på högpresterande chip exploderade under AI-eran. Fram till början av 2020-talet satsade halvledarföretag på "ultrafina processer" och smalnade av kretsbredderna till under 2 nm för att packa fler funktioner i mindre chip. Men denna tävling slog fel. Lönsamheten minskade på grund av behovet att köpa Extreme Ultraviolet (EUV) litografiutrustning som kostade upp till 500 miljarder KRW per enhet. Tekniska utmaningar var också stora; När linjebredderna smalnade ökade störningarna och läckströmmen ökade, vilket gjorde det svårt att kontrollera värmeproduktionen. Lösningen som hittades var förpackning. Istället för att trycka in komplexa funktioner i ett enda chip via ultrafina processer, kunde anslutning av flera måttligt avancerade chip uppnå samma prestanda. Industrin kopplade modifieraren "Avancerad" till denna teknik eftersom dess tekniska svårighet vida överstiger den traditionella förpackningen. ◇ Allvarlig brist på CoWoS-kapacitet Favoriten är TSMC. Dess huvudsakliga vapen är en avancerad 2,5D-förpackningsteknologi kallad "CoWoS-S." Den placerar en kiselinterposer—ett speciellt materiallager som fungerar som en bro—ovanpå ett substrat och placerar flera chip horisontellt. Kiselinterposern består av Through-Silicon Vias (TSV), som är vertikala passager som förbinder det nedre substratet med de övre chipen, och ett Redistribution Layer (RDL), som kopplar signaler mellan chipen. Det kallas 2,5D-förpackning eftersom interposern och chipen staplas vertikalt (3D) på substratet, medan chipen är arrangerade horisontellt (2D). När efterfrågan på högpresterande chip växte med AI-eran insåg NVIDIA och AMD kraften i CoWoS. Så föddes AI-acceleratorer som B200 och H100, som kopplar samman HBM och GPU:er. Enligt Samsung Securities ökade TSMC:s CoWoS-produktionskapacitet (konverterad till wafers) från 35 000 ark per månad 2024 till cirka 70 000 ark förra året, och förväntas öka till cirka 110 000 ark i år. Utvärderingar tyder dock på att detta fortfarande är otillräckligt. Med tanke på att TSMC:s CoWoS-tilldelning för NVIDIA är omkring 55 %, tyder beräkningen på att endast 8,91 miljoner "Blackwell" AI-acceleratorer kan produceras i år. Denna volym kan stödja datacenter med en maximal kapacitet på 18 gigawatt (GW), vilket endast utgör 50 % av den globala kapaciteten för datacenterinvesteringar i år. Samsung Securities analyserade: "Det finns en möjlighet att TSMC inte ens kommer att kunna möta NVIDIAs efterfrågan i år." ◇ Samsung Electronics siktar på en nisch Samsung Electronics söker en möjlighet. Även om det inhemska företaget Rebellions till viss del verifierade Samsungs tekniska kapacitet genom att utveckla sin senaste AI-accelerator, "Rebel Quad," med Samsungs 2,5D-paketeringstjänst "I-Cube", har Samsung ännu inte säkrat betydande globala kunder. Men eftersom "TSMC-flaskhalsen" inte visar några tecken på att lösas, tyder observationer på att en möjlighet snart kommer att dyka upp för Samsung. Samsung föreslår enligt uppgift en "turnkey-tjänst" – som tillhandahåller AI-acceleratorrelaterat minne, foundry och avancerad paketering på en gång—till företag som Broadcom (tillverkaren av Googles TPU) och AMD, som inte har tilldelats tillräckligt med CoWoS-volym på grund av NVIDIA. SK Hynix är också uppmärksam på 2,5D-förpackningar. Det har påbörjat fullskalig forskning och utveckling med fokus på dess Future Technology Research Institute och organisationen Packaging & Test (P&T). Även om SK Hynix drar en gräns genom att säga att de är "för att göra bättre kundanpassad HBM", ser branschen en stor möjlighet att de kommer att gå in i 2,5D-förpackningsbranschen på allvar i framtiden.

Jag hörde också något intressant. Tydligen spelar Samsung hårt – om ett fabless-företag vill säkra Samsungs HBM kräver Samsung att de lägger åtminstone några av sina chipbeställningar hos Samsung Foundry. Är det inte galet hur tiderna har förändrats? Ingen ville använda Samsung HBM tidigare, men nu drar Samsung HBM volym in i Samsung Foundry.

Google, som inte kan säkra tillräcklig CoWoS-kapacitet, sänker sin TPU-produktionsvolym för 2026 från det ursprungliga målet på 4 miljoner enheter till 3 miljoner. Samsung marknadsför för att erbjuda avancerad förpackning som en "nyckelfärdig" lösning tillsammans med DRAM och foundry-tjänster till Google, AMD och Amazon. enligt The Korea Economic Daily